资源描述：
《基于扩大采样范围的图像放大算法 》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、基于扩大采样范围的图像放大算法于岗熊建设中国海洋大学266100【文章】文章简要介绍了几种常用的图像放大算法，包括时域内和频域内的不同方法，并介绍结合图像边缘检测技术进行图像放大。最后提出一种基于扩大采样范围的图像放大处理算法，通过搜索6*6范围内图像像素点相关性，对图像进行放大，改善图像放大效果。【关键词】图像缩放；双线性插值；双立方插值；边缘检测；扩大采样1图像缩放处理图像在屏幕上显示是通过点对点的对应来实现，例如屏幕的物理分辨率是1920*1080，那么就需要有1080行，每一行上有1920个点的图像数据来将其点亮。而现实中的图像分
2、辨率各种各样，在固定分辨率的屏幕上显示这些图像时，就需要对其进行放大或缩小的处理。图像的缩放处理，可以认为是一个对源图像进行重采样的过程，该过程可以表示成离散像素点（原图像）采样与一个连续的2维滤波器H2D的卷积。即：其中x,y是实数，k,l是整数，H2D是重采样滤波器（插值滤波器）。理想的滤波器的频谱在通带内的增益应为0dB，阻带的增益为-。而实际的滤波器达不到该目标，其在通带内的衰减造成图像模糊，相应的在阻带泄露造成图像边缘出现锯齿。在设计滤波器时需要在清晰度和失真之间折中。2常见缩放处理方法2.1双线性插值双线性插值算法采用和目标像
3、素点相邻的四个源像素点数值乘以其权重系数，再做求和得到。如图1所示，黑色圆点“●”为源图像素点，菱形“◆”是产生的目标像素空间格点。假设为源图像第i行，第j列的Y值，是目标图像的第n行，第m列的Y值。则：图1双线性插值示意图其中，hcoef是水平方向的权重系数，vcoef是垂直方向的权重系数。计算时可分离为横向和纵向，对单一方向需两个像素计算一个插值像素。假设相邻两个源像素点之间（水平或垂直方向）单位距离为L。源像素点与目标像素点距离水平方向为y，垂直方向为x(其中x,y在0到L范围内取值)。源像素点与目标像素点的距离x,y越大，该源像素
4、点的权重越小。2.2双立方插值双线性插值仅用到目标点周围的四个采样点，在处理过程中丢掉与更大范围内图像的相关性，所以该算法的处理效果一般。双立方插值算法按照立方形式的权重系数，使用目标点周围16个采样点进行计算，可以得到比双线性插值更平滑的图像边缘、更接近高分辨率图像的放大效果。图2为在水平方向，利用相邻4个像素计算一个插值像素的示意图，垂直方向同理计算。其中黑色圆点为源图像素空间格点，菱形点是产生的目标像素空间格点。设相邻两个源像素点之间（水平或垂直方向）单位距离为1,为源图像第i行，第j列的Y值，源像素点与目标像素点的水平距离为v，垂
5、直距离为u(其中)。目标像素点在水平方向的四个相邻点对应的权重为。且应满足。图2水平方向的插值示意图则目标像素点水平方向的Y值为：同理扩大到16邻域，可得目标像素点的Y值为：（公式1）其中，是垂直方向的权重系数，是水平方向的权重系数。计算时可分离为横向和纵向，对单一方向需4个像素计算一个插值像素。权重系数k取sinc函数的近似，即偏移量的分段立方形式，最常用的插值基函数是:该函数具有连续的一阶和二阶导数，插值基函数对应的曲线如图3所示：图3常用的双立方插值的权重系数曲线可以看出，该函数关于的轴对称，由于，因此、，所以只考虑权中系数曲线中的
6、部分即可。2.3傅里叶变换插值对图像数据f(x,y)（x=0,1,…,Ｍ-1；y=0,1,…,N-1）。则其离散傅立叶变换定义可表示为：式中，u=0,1,…,M-1;v=0,1,…,N-1其逆变换为式中，x=0,1,…,M-1;y=0,1,…,N-1在频域里对图像进行缩放的处理，通常是通过傅里叶变换找出图像中细节突出（高频）的部分，结合采样算法对细节突出部分或图像边缘进行补偿，从而提高图像缩放之后的效果。3图像边缘检测算法图像边缘是影响图像缩放之后清晰度的一个重要因素，为有效提升缩放后画质，可在采样处理算法之后使用图像边缘检测结果对插值图
7、像进行补偿处理，从而提升图像处理效果。常见的边缘检测算法有Roberts算子和Sobel算子等。3.1Roberts边缘检测算子Roberts边缘检测算子根据任意一对公式1055实验研究ExperimentalResearch电子制作互相垂直方向上的差分可用来计算梯度的原理，采用对角线方向相邻两像素之差，即:它们的卷积算子，，得到,之后，计算出Roberts的梯度幅值，适当取门限TH，作如下判断:>TH,(i,j)为阶跃状边缘点。{}为边缘图像。Roberts算子采用对角线方向相邻两像素之差近似梯度幅值检测边缘。检测水平和垂直边缘的
8、效果好于斜向边缘，定位精度高，对噪声敏感。4扩大采样范围的图像插值算法在显示由FHD（1920*1080）过渡到UHD（3840*2160）的过程中，对图像放大处理提出了更高的要求。原有图像插
